Implementación de una técnica de conmutación suave a un convertidor tipo Boost Monofásico para corregir el factor potencia

Abstract

En este trabajo se realiza el diseño e implementación de un convertidor Boost con conmutación suave monofásico como corrector activo del factor de potencia para la disminución de armónicos de baja y alta frecuencia en la señal de corriente de la red de alimentación. Cuando un sistema eléctrico presenta cargas no lineales, como convertidores de potencia de corriente continua a corriente continua cc-cc, la corriente en la entrada presenta una alta deformación. Esta es debida a la presencia de armónicos de baja frecuencia por la carga y descarga del condensador, y armónicos de alta frecuencia por altas velocidades de conmutación. En ambos casos, un alto contenido de armónicos disminuye el factor de potencia. Se lograron reducir los armónicos de baja frecuencia con la ley de disparo por corriente promedio en modo de conducción continua MCC sobre el transistor. Cuando esto se lleva a cabo se dice que el convertidor se comporta como un emulador resistivo. La disminución de armónicos de alta frecuencia se obtuvo con el diseño de una celda de conmutación suave encargada de reducir las sobretensiones y sobrecorrientes presentes en la alta velocidad de conmutación del interruptor principal. Además, la celda mejora la calidad de la onda de corriente y aumenta la vida útil del dispositivo controlado. Todo lo anterior se implementó en el Laboratorio de Calidad de la Energía en una estación de trabajo. El corazón de ésta es una tarjeta de potencia conocida como Power Pole Board para fines académicos e investigativos en el área de calidad y electrónica de potencia, en especial para trabajar en el tema de fuentes conmutadas o convertidores cc-cc. / Abstract: In this work, the design and implementation of a monophasic Boost converter with smooth switching as active corrector of power factor was performed. The purpose of this was the decrease of high and low frequency harmonics in the current signal of the supply. When an electric system has nonlinear loads, such as the power DC-DC converter, the feed current exhibits a large deformation due to the increased harmonics which decrease the power factor. The condenser charge and discharge leads to low frequency harmonics, while the large switching speed leads to high frequency harmonics. Low frequency harmonics was reduced by means of an average current shooting control law applied on the transistor in continuous conduction mode (CCM). When such a control law is used, the converter is known as resistive emulator. The design of the smooth switching cell gave as result the reduction of high frequency harmonics. The goal of the cell was to reduce the overvoltage and overcurrents in the main switch and generated by high switching speed. Moreover, this not only improves the current wave quality, but also increases the shelf time of the controlled device. The device was implemented in a working station the Energy Quality Laboratory, whose core is the Power Pole Board, used for academic and investigative tasks concerning the power quality and electronics, especially for switching sources or DC-DC converters.